【正文】 的 50％，降速后風機所需的軸功率為： kWkWPnnPP 39。 ＝??n (r/min) 上述兩式得出的結果略有不同是因作圖及讀數(shù)誤差引起的。液力耦合器的泵輪和渦輪之間沒有機械聯(lián)系，轉矩通 過工作液體傳遞，是柔性連接。 （ 3）當液力耦合器的轉矩一定而轉速比較低時，不僅液力耦合器的體積和重量將增加，而且調速的延遲時間增大，反應變慢，當轉速比小于 時，還會使工作不穩(wěn)定，因此液力耦合器最適用于較高轉速的風機水泵調速的場合。如萬一變頻裝置發(fā)生故障，就退出運行，不影響泵與風機的繼續(xù)運行；又如在接近額定頻率（ 50Hz）范圍工作時，由變頻裝置調速的經濟性并不高，變頻裝置可退出運行，由電網直接供電，改用節(jié)流等常規(guī)的調節(jié)方式。且因其投資少，見效快，資金回收周期短，在老設備的 改造中，容易收到明顯的節(jié)能效益。 （ 4）功率因數(shù)高，可以降低變壓器和輸電線路的容量，減少線損，節(jié)省投資。大功率的液力耦合器除本體設備外，還要一套諸如冷油器等輔助設備和管路系統(tǒng)。當轉速變化較大時，與節(jié)流調節(jié)相比較，有顯著的節(jié)能效果。 HHmm ??? 為把相似拋物線作到圖 4 上，上式（ H=）中 H 與 Q 的關系列表如下： Q(m3/h) 0 100 200 220 240 H(m) 0 460 1840 2226 2650 把列表 中數(shù)值作到圖 4上，此過 M＇ 點的相似拋物線與額定轉速下 HQ 相交于 A 點。39。當液力耦合器在最大轉速比 nii? 時 ， m a x,3 TTnT knPP ?? 兩式相除得： 3max, ?????????TTTnT nnPP （ 2－ 5） 或改寫成： 3m a x,33m a x, ??????????????????????????TBBTTnTTTnT n nnnPn nPP （ 2－ 6） 即： nTnT iiPP 33? ??? ???????? ?BTB nni max, （ 2－ 7） 28 因為 BTPPi? ， 即 iPP TB? 代入式（ 2－ 7）得： nTnB iiPP 32? （ 2－ 8） 由式（ 2－ 7）和式（ 2－ 8）可求出液力耦合器得轉差功率損失 P? 與轉速比的關系為： ? ?nTnTB iiiPPPP 3 32 ????? （ 2－ 9） 為求出最大轉差功率損耗時的轉速比，可將式（ 2－ 9）的 P? 對 i 求導數(shù)，再令導數(shù)為零，求出其極值點，即可求出其極大值或極小值： ? ? ? ? 032 23 ???? iiiPdi Pd nTn 得出取得極大值得極值點為 i = 2/3 = 。 液力耦合器在設計工況點的轉速比 in 是表示液力耦合器性能的一個重要指標， in表示渦輪轉速為最大值時的轉速比，通常 in ＝ ～ 。若在工作腔內充以油等工作介質，則當主動軸帶著泵輪高速旋轉時，泵輪上的葉片將驅動工作油高速旋轉，對工作油做功，使油獲得能量（旋轉動能）。 這里額定 軸功率 Pz = 5480l/s 200kPa/ = 1370 kW； 電動機 工頻 運行 功率 Pd = 6000 154 = 1360 kW。 在確定調速范圍時應兼顧流量和揚程的要求，一般這時將閥門開到最大，僅用轉速來調節(jié)流量，并要留有一定的揚程裕量。當靜揚程所占比例很大時，即使泵系統(tǒng)的工作流量變化很大，但調速裝置的轉速變化范圍并不大，結果變速調節(jié)的節(jié)能效果也不大。 第三 節(jié) 水泵 變頻調速節(jié)能效果的計算方法 相似拋物線的求法 水泵與風機不同，由于靜揚程的存在，阻力曲線不是相似曲線，因此圖 16中 轉速變化前 后的運行工況點 M 與 M＇ 不是相似工況點，故其流量、揚程（或全壓）與轉速的關系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。圖 11 是定壓供水系統(tǒng)中變頻水泵的調速特性曲線圖，從圖中容量看出，在定壓供水系統(tǒng)中，變頻水泵新的工況點也就是變頻泵特性曲線和等壓線的交點。是一種非線性的很難說是幾次方的關系 。 即當 F2=Fmin 時，變頻泵的揚程不能超過工頻泵的揚程，因此變頻泵的流量為零。）當然也可由變 /定水泵并列運行的定速水泵的出口壓力造成！ . 變頻泵與工頻泵的并聯(lián)運行分析 ..1 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時總的性能曲線，與關死點揚程（最大揚程）不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運行時的情況非常類似，可以用相同的方法來分析 Q 流量H 揚程HcH a 1H1 bH0OQb2 Qb1 Q a 1 Q a 2 QcF3F1F2B1A2A1B2CR = K Q22R = K Q11D 圖 12 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線 13 Q 流量H 揚程HcH a 1H b 1H0OQb2 Q a 2 = Q b 2 Q a 1 = Q b 1 Q c = 2 0 A 2F3F1F 1 F 2 =5 0 H zB1A2 A1B2 CR = K Q 圖 13 變頻泵在 50Hz 時與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線 （ 1） F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在 50Hz 下滿負荷運行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵單泵運行時的工作點 A1。但當變速泵的轉速降低時，并聯(lián)性能曲線變?yōu)槿鐖D 11 中的虛線所示，其并聯(lián)運行工況點也相應地變?yōu)?M′、M″、?? H c HIIII I I、N MMIMIIMIIIH s t 圖 10 兩泵并聯(lián)其中一臺轉速降低時并聯(lián)運行工況點的變化 從圖 10 可以看出，當變速泵的轉速降低時，變速泵的流量減小，但定速泵的流量卻增大。但流量增加的幅度大小與管路性能曲線的特性及并聯(lián)臺數(shù)有關。 qvPOP q vP q 39。對于水泵，閥門開度的變化改變的是阻力曲線（陡度）；而對于風機，風門開度（葉片角度）的變化改變的是風機的 PQ 特性曲線，而與阻力曲線無關。 因為水的密度為 1000 kg/m3 ,所以水泵軸功率的計算公式可以簡化為： brgHQP ?? ??? 電動機容量選擇： dbrdgHQP ??? ??? （ 若流量的單位用“ m3/s” ） （ 4） 效率 水泵 的輸出功率（有效功率） Pu 與輸入功率（軸功率） P 之比，稱為水泵的效率或全 效率，以η表示： PgH QPPuf 1000?? ?? （ 5） 轉速 水泵的轉速指水泵軸旋轉的速度，即單位時間內水泵 軸的轉數(shù)，以 n表示，單位為 rpm(r/min)或 s1 （弧度 /秒）。即流體獲得機械能后，除用于克服輸送過程中的通流阻力外，還可以實現(xiàn)從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)，或從低位區(qū)輸送到高位區(qū)。顯然 qv與 qm間的關系為 ： vm qq ?? （ 2） 揚程 水泵的揚程 H 表示液體經泵 后所獲得的機械能。它是一條較為平坦的曲線，與風機的一族梳狀曲線不同，其出口 壓力（揚程）隨著流量的增加而單調下降，零流量時的揚程稱為關死點揚程。 )(nnHH ? 239。對于風機，其管路靜壓一般為零，故可用相似定律直接求出變速后的參數(shù)。母管制運行的水泵群的母管壓力可由下式求出： H1Q1 + H2Q2+ H3Q3+.......+ HiQi H = Q1+Q2+Q3+...............+Qi . 如何作出并聯(lián) 運行 水泵 的性能曲線（ Hqv）或（ Pqv） 兩臺或兩臺以上風機（水泵）向同一壓出管路壓送流體 的運行方式稱為并聯(lián)運行，如圖 9（ a）所示。一般定速泵與變速泵的比例達到 3： 1 時，采用變速泵已無多大意義了， 而 此時 往往還有一臺泵是采用起 /停調節(jié)的，此時采用變速泵就更無什么意義了 ！ 見圖 11。變頻泵流量 QB2快速減少；工作點 C 的揚程也隨著降低，使總的流量 QC 減少；因此工頻泵的揚程也降低，使工頻泵流量 QA2反而略有增加，此時要警惕工頻泵過載。 H0 為 靜揚程，也是 實際 工作 揚程?？梢姡┧芰εc用水需求之間的矛盾具體地反映在供水壓力的變化上。調速水泵的臺數(shù)，應是全年內運行工況中開泵運行時間最長的臺數(shù)，而備用泵則采用工頻定速泵。=Qm’/QA 圖 16 所示為 水泵在不同工作點的變頻調速相似拋物線的求法，表1 為 某離心泵在不同靜揚程 和不同流量時轉速、軸功率和節(jié)電率的關系。 而圖 17 所示則為某離心式水泵在不同靜揚程下采用變速調節(jié)及出口閥門調節(jié)方式時流量比 qv/qvn 和所消耗的軸功率之比 P/Pn 的關系曲線。不要以節(jié)能效果作為評價其經濟性的唯一指標，而要與進行變頻調速節(jié)能改造后帶來的其它好處一起綜合評價其經濟效益，比如改善啟動性能、提高調速精度、滿足工藝控制要求、提高產品質量、增加生產效率、延長設備壽命、減少 維修費用和降低噪聲水平??等等。 液力耦合器的主要特性參數(shù) 表示液力耦合器性能的特性參數(shù)主要有轉矩 M、轉速比 i、轉差率 S、轉矩系數(shù) λ、和調速效率η v等。它等于液力耦合器的輸出功率P2 與輸入功率 P1之比，因為 MB=MT，故有： innnM nMMMPPPP BTBBTTBBTTBT ???????? ??? ?12 即： Sinn BT ????? 1?? （ 1??S?? ） （ 2－ 4） 在忽略液力 耦合器的機械損失和容積損失等時，液力耦合器的調速效率等于調速比。 先看節(jié)流調節(jié)，從圖 20可直接讀出：當 Q = 190 103m3/h 時，風機的軸功率為 158 kW，當通過節(jié)流調節(jié)使 Q = 95 103m3/h 時，風機的軸功率為 115 kW。可見，當把風量調節(jié)到額定風量的 50％時，盡管在液力耦合器中要產生較大的損耗，但它較之節(jié)流調節(jié)來說，所損耗的原動機功率仍然要少得多，比節(jié)流調節(jié)少消耗=，其節(jié)約的功率還是相當可觀的，節(jié)電率達 %。 與上面的風機相比，同樣是 50％ 流量，節(jié)電率卻相差一半。同時裝在液力耦合器上的易熔放油塞還能及時地把流道熱油自動排空，切斷轉矩的傳遞。 （ 2）調速效率高。 （ 2） 因電流型變頻器輸出電流的波形和電壓型變頻器輸出電壓的波形均為非正弦波形而產生的高次諧波，對電動機和供電電源會產生種種不良影響。同時，高次諧波會引起電動機轉矩產生脈動，其脈動頻率為 6kf(k=1， 2， 3? )。變頻調速時的損失，只是在變頻裝置中產生的變流損失，以及由于高次諧波的影響，使電動機的損耗有所增加，相應效率有所下降。 （ 6）工作平穩(wěn)，可以和緩地啟動、加速、減速和停車。用變頻器取代液力耦合器調速的節(jié)能計算： 一般可以認為變頻器 的 損耗 和 液力耦合器的機械損失和容積損失 相當，則節(jié)電率的計算可以簡化為： 節(jié)電率 == 100％ — 調速比 。 例 4－ 2： 某鍋爐給水泵的性能曲線如圖 6 所示，其在額定轉速下運行時的運行工況點為 M，相應的 =380m3/h。39。 液力耦合器在風機水泵調速中的節(jié)能效果 液力耦合器在風機水泵調速中的功率損耗 由上可知，液力耦合器的調速效率等于調速比，所以液力耦合器屬低效調速裝置。其輸出轉矩 M2與渦輪的阻力矩大小相等，方向相反，即 M2=MT。按應用場合不同可分為普通型（標準型或離合型）、限矩型（安全型）、牽引型和調速型四類。 3. 本表所列數(shù)據(jù)系根據(jù)某典型水泵特性 得出 ，與實際的泵有一定誤差。常?？梢钥吹介y門開度才 30%左右，而泵和電動機度已經過載的情況，也就是說流量已經超過了額定流量！如湄洲灣電廠的給水泵，當機組滿負荷運行時，其閥門開度只有 26％。 2950=2469(r/min) 或 n39。 在變、定速泵并列運行時，供水工作壓力應保證定速泵工作在高效區(qū)，以提高定 速泵的效率。 目前一般的供水系統(tǒng)，也都采用了多泵并列運行，大小泵搭配，以及采用泵的臺數(shù)調節(jié)等經濟運行方式，其運行的經濟性也很好；在此基礎上進行變頻調速節(jié)能改造，其節(jié)能潛力已不是很大了， 對于這一點應當有一個清醒的認識 ，不要過分夸大變頻調速的節(jié)能效果，否則將適得其反！ 高性能離心泵的變頻控制方案。水泵的輸出功率只隨流量的變化而變化。 （ 2） F3為變頻泵和 工頻泵并聯(lián)運行的總的性能曲線，工作點 C，揚程 HC= HB2= HA2等于每臺泵的揚程，每臺泵的流量 QA2=QB2，總流量 QC=QA2＋ QB2=2 QA2。 若第三 臺泵是采用起 /停調節(jié)，起 /停比為 3/2 的 話，則反而費電 30%！ 所以在有三臺以上泵并聯(lián)運行時，只改一臺變頻泵是沒有什么意義的